无锁队列的实现-循环数组

通过CAS操作免锁设计：

CAS原子操作（Compare & Set）：包含三个操作数，内存值V、旧的预期值 oldval、要修改的新值newval，当且仅当内存V中的值和旧值oldval相同时，将内存V修改为newval。
数组队列是一个循环数组，队列少用一个元素，当头等于尾标示队空，尾加1等于头标示队满。
数组的元素用EMPTY（无数据，标示可以入队）和FULL（有数据，标示可以出队）标记指示，数组一开始全部初始化成 EMPTY标示空队列。
EnQue 操作：如果当前队尾位置为EMPTY，标示线程可以在当前位置入队，通过CAS原子操作把该位置设置为FULL，避免其它线程操作这个位置，操作完后修改队尾位置。各个线程竞争新的队尾位置。如下图所示：

无锁队列的实现-循环数组

线程T1/T2竞争队尾位置。
T1竞争成功，首先设置FULL标记，然后对该位置进行操作。
T2轮询该位置标识为FULL继续轮询。
T1操作完成后将队尾位置后移。
T1/T2又开始竞争新的队尾。

DeQue 操作：如果当前队头位置为FULL，标示线程可以在当前位置出队，通过CAS原子操作把该位置设置为EMPTY，避免其它线程操作这个位置，操作完后修改队头位置。各个线程竞争新的队头位置。
操作没有加锁，每个线程都假设没有冲突的去完成操作，如果因为冲突失败就重试。

#include "stdlib.h"
#include "stdio.h"
#include <pthread.h>
#define MAXLEN 2
#define CAS __sync_bool_compare_and_swap

typedef struct
{
    int elem;
    int status;//用于状态监测
}node;

typedef struct
{
    node elePool[MAXLEN];
    int front;
    int rear;
}queue;

enum
{
    EMPTY =1,
    FULL,
};

queue g_que;

void initQue()
{
    int i = 0;
    g_que.front = 0;
    g_que.rear  = 0;
    
    for(i=0;i<MAXLEN;i++)
    {
        g_que.elePool[i].status = EMPTY;
    }
    return;
}

int enque(int elem)
{
    do
    {
        if((g_que.rear+1)%MAXLEN == g_que.front)
        {
            return -1;
        }
    }while(!CAS(&(g_que.elePool[g_que.rear].status),EMPTY,FULL));
    g_que.elePool[g_que.rear].elem = elem;
    printf("in--%d(%lu)\n",elem,pthread_self());
    CAS(&(g_que.rear),g_que.rear,(g_que.rear+1)%MAXLEN);
    
    return 0;
}

int deque(int* pElem)
{
    do
    {
        if(g_que.rear == g_que.front)
        {
            return -1;
        }
    }while(!CAS(&(g_que.elePool[g_que.front].status),FULL,EMPTY));
    *pElem = g_que.elePool[g_que.front].elem;
    printf("out--%d(%lu)\n",*pElem,pthread_self());
    CAS(&(g_que.front),g_que.front,(g_que.front+1)%MAXLEN);
    return 0;
}

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